全球放射性同位素电池市场复合增长率达21.98%！QYResearch预计2032年规模将突破5011万美元

——深空探测与医疗植入双轮驱动，中美竞逐万亿级特种能源赛道

【全球讯】 根据QYResearch（北京恒州博智国际信息咨询有限公司）最新发布的行业统计及预测报告，全球放射性同位素电池市场正进入高速增长通道。报告数据显示，2025年全球放射性同位素电池市场规模约为1194万美元，预计到2032年将飙升至5011万美元，2026至2032年期间年复合增长率（CAGR）高达21.98%。2024年，全球放射性同位素电池产量约为2354台，平均市场价格约为每台1.53万美元，行业平均毛利率高达51.56%，凸显其高技术壁垒与高附加值特征。

放射性同位素电池是一种利用放射性同位素（最常用钚-238）衰变释放的热能，通过热电转换技术（如RTG）或半导体直接转换技术（如贝塔伏特电池）持续产生电能的特种电源装置。这类系统无需阳光或外部环境条件即可独立运行，可稳定可靠地供电数十年，在深空探测、航天器、植入式医疗设备、极端环境传感器等场景中具有不可替代的战略价值。

市场分析：百倍增长空间，美国主导但中国加速追赶

从产品形态与技术路线看，放射性同位素电池主要分为放射性同位素动力系统（RTG等热转换型）和贝塔伏特电池（直接半导体转换型）两大类别。前者以钚-238为同位素热源，通过热电材料将衰变热转化为电能，转换效率约6%，体积较大但功率较高，是NASA深空探测任务中“旅行者号”“好奇号”等探测器的核心能源，已成功应用数十年。后者则采用氚、镍-63等β放射性同位素，通过β粒子撞击半导体产生电流，可实现毫米级微型化，功率通常在微瓦至毫瓦级别，适合为医疗植入设备和长寿命传感器供电。

从区域格局看，美国在技术和产能上呈现近乎垄断的主导地位。2025年，北美产量占全球99.73%，美国市场份额高达88.44%，Teledyne与City Labs等企业前两家合计即占据全球90%以上的市场份额。Teledyne深耕航天级RTG系统，City Labs以NanoTritium™氚基贝塔伏特电池为旗舰产品，其20年以上免维护供电能力已应用于低功率微电子平台。

展望2032年，美国仍以3658万美元的市场规模保持全球第一，但中国将从零起步快速增长至692万美元，成为最具潜力的新兴市场，德国在2026至2032年期间的复合增长率也将达到惊人的54.12%。此外，亚太地区除中国外，日本和韩国也将扮演重要角色。就市场规模而言，以2032年的预期数据为基准，一个量化表达可为：其将从2025年仅占全球极小份额跃升至较大占比，展现出强劲的增长潜力。

驱动因素：三大引擎助推市场扩容

放射性同位素电池市场的高速增长主要受以下三大核心动力驱动：

一是深空探测与月球开发计划加速落地。 美国NASA将放射性同位素电力系统列为建立可持续月球存在的关键基础设施。2026年4月，Zeno Power为NASA“阿尔忒弥斯”计划开发的Harmonia放射性同位素动力系统成功完成最终设计评审，输出功率达原先设定值的3.5倍，项目进入建造和制造阶段，将直接推动2028年月球任务飞行认证。月球表面长达14天的极夜期间，太阳能电池无法发电，核电池成为维持任务持续运行的唯一可靠方案。中国在“十五五”时期也已布局，将开展行星探测工程二期、太阳系边际探测和太空资源开发等重大任务，为核电池创造明确的刚性需求。

二是医疗植入领域监管与商业化迎来突破。 2026年3月，City Labs获得美国监管机构对其氚基贝塔伏特电池在长期植入式医疗设备中使用的监管许可，覆盖起搏器、神经刺激器等应用场景。其NanoTritium™电池体积仅0.1cc，可在体内持续供电20年以上，彻底消除了传统锂电设备因更换电池需要重复手术的风险。随着全球人口老龄化和医疗植入设备的普及，医疗级核电池有望成为未来十年最具确定性的增长赛道。

三是中国民用微型核电池产业化取得历史性突破。 2026年初，北京贝塔伏特新能源科技有限公司（Betavolt）正式启动镍-63同位素BV100核电池的试量产。这款纽扣大小的电池尺寸为15×15×5毫米，可提供约100微瓦@3伏的功率输出，设计寿命长达50年，无需充电、无需维护，填补了我国在民用微型核电池领域的产业化空白。同时，中国科研团队还联合研发了基于碳-14同位素的“烛龙一号”核电池，半衰期高达5730年，性能衰减极小，适用于极端长周期任务。随着中国在镍-63和碳-14同位素生产、金刚石半导体等关键技术领域的突破，本土企业已开始参与全球竞争，有望在2032年前实现从零到近700万美元的市场跨越。

行业前景：垄断格局松动，中外协同共筑新生态

从竞争格局看，全球放射性同位素电池市场呈现高度集中的特征。2025年前两大厂商Teledyne和City Labs合计占据全球90.29% 的市场份额，北美生产占比高达99.73%。但随着中国贝塔伏特、美国Zeno Power、Infinity Power、NDB等新锐力量密集崛起，行业正在从“单极垄断”走向“多极竞争”。

Zeno Power自2025年以来累计获得美国国防部和NASA超6000万美元合同，成功获得5000万美元B轮融资，计划于2026年完成全尺寸核电池演示并于2027年实现首批商业交付，目标涵盖海底基础设施、高机动卫星和月球着陆器等极端环境场景。

全球前五大厂商收入份额已超过九成，但未来十年随着深空商业化、医疗植入法规完善和微型核电池技术成熟，新兴企业将有机会在特定细分领域获取显著增量。其中，军用和航天作为高价值存量市场，2025年占比最大；民用领域则有望从千万元级快速跃升至亿元级别，展现出强劲的发展弹性。

技术趋势与创新方向：从RTG到贝塔伏特，微型化与宽禁带并进

放射性同位素电池正在经历由“大功率、大体积”向“高功率密度、微型化、可穿戴化”的跨代演进。RTG路线（如Zeno Power的Harmonia系统）重点改进在镅-241热源替代钚-238、斯特林发电机提升热电转换效率等方向；贝塔伏特路线则利用GaN、SiC等宽禁带半导体材料大幅提升辐射能量转换效率，在低功率微电子应用中对传统电化学电池形成潜在替代。

中国在贝塔伏特领域的突破尤为值得关注：北京贝塔伏特公司将镍-63同位素与金刚石半导体结合，开发出微型核电池原型BV100，不仅实现国产替代，还以更低成本和更快产业化速度抢占市场先机。同时，俄罗斯在氚基核电池小型化和高效化方面也取得实质性进展。在纳米技术和材料科学驱动下，核电池的功率密度和稳定性有望持续突破，进一步拓展在物联网传感器、植入式生物芯片、微型无人机等新场景的商业化应用。

“十五五”期间中国机遇：政策引领与新兴应用并进

中国“十五五”规划已明确将核技术列为战略性新兴产业，支持核技术应用向工业、医疗、航天等领域全面拓展。中国航天科技集团已表示，“十五五”时期将开展“天工开物”重大专项论证，重点突破小天体资源勘查和空间资源开发等关键技术。同时，国家正推动医疗高端器械国产化、物联网全域覆盖与深海/极地探测计划，为放射性同位素电池从深空走向深海、从航天走向医疗、从军用走向民用创造持续的应用需求。

站在全球特种能源技术演进的历史节点，放射性同位素电池已完成从“概念验证”到“规模化应用”的关键跨越——美国在航天级市场积累深厚，中国在民用微型化赛道率先发力，欧洲在先进材料与转换技术领域持续深耕。随着“十五五”期间全球深空探测竞赛升级、医疗植入设备需求放量以及微型核电池制造成本下降，这一高端特种电源正从百亿级“小众赛道”迈向千亿级“战略支柱产业”。

报告结构与专业价值

本报告共分为12章，内容涵盖行业范围、产品细分、下游市场、全球及中国总体规模、主要地区分析、核心厂商竞争格局、不同产品类型及不同应用的细分数据、行业驱动因素、政策环境、产业链分析、销售渠道及研究结论。本报告基于QYResearch的一手调研与数据建模，适用于放射性同位素电池生产商、航天军工企业、医疗设备研发机构及行业投资机构参考。

本文数据及结论源自QYResearch《2026-2032全球及中国放射性同位素电池行业研究及十五五规划分析报告》。